CN110176895A - 一种电机参数辨识方法及装置、电机转速调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电机参数辨识方法及装置、电机转速调节装置。其中，该电机参数辨识方法，包括：获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β，并根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β；获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β，并根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项；将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项；根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和本发明实施例提供的技术方案可以提高电机转子磁链的观测精度。

Description

一种电机参数辨识方法及装置、电机转速调节装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机参数辨识方法及装置、电机转速调节装置。

背景技术

目前，异步电机、同步电机等电机的控制方式己趋成熟，矢量控制和直接转矩控制能满足大部分工况需求。无论哪种控制方式，转速都是一个非常重要的控制量。但速度传感器在某些情况下安装困难，或是有时为了节省这部分成本，人们希望只根据变频器上易测得的相电流、相电压数据，实时辨识转速，实现无速度传感器控制。

电机的数学模型总是不够精确，而且一些参数还会随着电机运行而变化，从而大大影响辨识的精确性。电机参数变化对转子磁链观测的影响最大，进而影响基于磁链观测器的无速度传感器的辨识精度。基于转子磁链的电压模型的转子磁链观测器实质上是一个纯积分器，算法简单、运算中不包括转子电阻，因此受电机参数变化影响小。但是，低速时随着定子电阻压降作用明显，速度观测精度降低；此外，纯积分环节的误差积累和漂移问题严重。

发明内容

本发明实施例提供一种电机参数辨识方法及装置、电机转速调节装置，以提高电机转子磁链的观测的精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种电机参数辨识方法，包括：

获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β，并根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β；

获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β，并根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项；

将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项；

根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和

进一步地，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β包括：基于转子磁链的电流模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β；

根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项包括：基于转子磁链的电压模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。

进一步地，电机为异步电机，根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个转子磁链分量的两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和包括：

根据第一公式和第二公式确定两个转子磁链分量的观测值和

其中，R₁为定子电阻，L₂为转子电感，L_m为互感，L₁为定子电感，P为微分算子，K为第一预设补偿增益。

进一步地，根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和包括：

根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该方法还包括：

基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率

基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1；

基于稳态的转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的补偿项；

根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率

根据同步角频率和转差角频率确定电机的转速的观测值

进一步地，电机为异步电机，

根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率包括：

根据第三公式确定转差角频率

其中，转差角频率的基本项为转差角频率的补偿项为 L_m为互感，转子回路时间常数 为转子电阻的观测值，L₂为转子电感，K_I为第二预设补偿增益。

进一步地，根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和包括：

根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该方法还包括：

基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

第二方面，本发明实施例还提供了一种电机参数辨识装置，包括：

电流获取单元，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β；

估计单元，用于基于转子磁链的电流模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β；

电压获取单元，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β；

磁链基本项获取单元，用于基于转子磁链的电压模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项；

磁链补偿项获取单元，用于将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项；

转子磁链确定单元，用于根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和

进一步地，转子磁链确定单元，用于根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该装置还包括：

同步角频率确定单元，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率

转差基本项确定单元，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1；

转差补偿项确定单元，用于基于稳态的转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的补偿项；

转差角频率确定单元，用于根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率

转速确定单元，用于根据同步角频率和转差角频率确定电机的转速的观测值

进一步地，转子磁链确定单元，用于根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该装置还包括：

转子电阻确定单元，用于基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

第三方面，本发明实施例还提供了一种电机转速调节装置，包括本发明任意实施例提供的电机参数辨识装置。

本发明实施例的技术方案通过获取转子磁链的电压计算模型和电流计算模型，得到两个转子磁链，根据两个转子磁链的误差，以得到补偿值。以电压模型为基础值，和补偿值进行运算，修正转子磁链的观测值，进而提高转子磁链的观测精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电机参数辨识方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种电机参数辨识装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电机转速调节装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种电机转速调节装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种电机转速调节装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种仿真波形图；

图11为本发明实施例提供的一种测试波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种电机参数辨识方法。图1为本发明实施例提供的一种电机参数辨识方法的流程图。该方法可以由电机参数辨识装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在具有电机转速调节功能的装置中。其中，该电机可以是异步电机或同步电机。该方法可应用于矢量控制或直接转矩控制等电机转速调节控制方法中。该方法具体包括如下步骤：

步骤110、获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β。

其中，该电机可以是发电机或电动机。该电机包括定子和转子。本发明实施例以三相异步电机为例进行说明。通过霍尔电流传感器等电流检测模块检测定子的至少两相电流，即三相静止坐标系下的至少两相电流i_1u和i_1v，其中，三相静止坐标系下的三相电流i_1u、i_1v和i_1w之和等于0，通过三相/两相变换，得到两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β，即

步骤120、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。

其中，可选的，电机为异步电机，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β包括：基于转子磁链的电流模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。基于两相静止坐标系下的电机模型中转子侧的电压方程和磁链方程其中，v_2α＝Pψ_2α，v_2β＝Pψ_2β，得到转子磁链的电流模型，即将磁链方程中的ψ_2α和ψ_2β的符号替换为ψ'_2α和ψ'_2β的符号，故可得两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β的计算公式：其中，转子回路时间常数T₂＝L₂/R₂，R₂可为转子电阻的观测值或预设定值，L₂为转子电感，P为微分算子，L_m为互感，ω_r可为转速的观测值或通过光电编码器等转速检测模块的检测值，v_2α和v_2β为两相静止坐标系下的两个转子电压分量，i_2α和i_2β为两相静止坐标系下的两个转子电流分量。

步骤130、获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β。

其中，通过霍尔电压传感器等电压检测模块检测定子的至少两相电压，或，采用输出给逆变器的参考电压，可以是三相静止坐标系下的至少两相电压v_1u和v_1v，其中，三相静止坐标系下的三相电压v_1u、v_1v和v_1w之和等于0，通过三相/两相变换，得到两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β，即

步骤140、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。

其中，可选的，电机为异步电机，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项包括：基于转子磁链的电压模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。基于两相静止坐标系下的电机模型中定子侧的电压方程和转子磁链方程得到转子磁链的电压模型，即其中，R₁为定子电阻，L₂为转子电感，L_m为互感，L₁为定子电感。可将(L₂/L_m)[v_1α-(R₁+L_σP)i_1α]和(L₂/L_m)[v_1β-(R₁+L_σP)i_1β]作为确定两个转子磁链分量的两个基本项。

步骤150、将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项。

步骤160、根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和

其中，可选的，根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个转子磁链分量的两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和包括：根据第一公式和第二公式确定两个转子磁链分量的观测值和其中，K为第一预设补偿增益。

其中，第一公式和第二公式可以转换成下面的两个积分运算公式：

其中，积分的第一项(L₂/L_m)[v_1α-(R₁+L_σP)i_1α]和(L₂/L_m)[v_1β-(R₁+L_σP)i_1β]是基于转子磁链的电压模型得到的磁链计算项。只要逆变器向电机输出电压，就可以快速地建立磁链，这对于提高速度控制的动态性能是非常有利的。积分第二项和中，转子磁链的电流模型观测到的磁链与电压模型得到的磁链值进行做差运算，并乘以调节系数K。积分第一项导致的误差积累和漂移可以由第二项进行补偿和校正。可以通过设计和调节系数K，使得在电机稳态时，磁链观测值接近于电流模型观测值。这可使得电机低速运行时，能改善转子磁链电压模型的缺点，获得稳定精确的静态运行特性。避免基于转子磁链的电压模型，得到的转子磁链实质上是一个纯积分器，低速时随着定子电阻压降作用明显，磁链观测精度降低，进而应用于速度观测时，速度观测精度降低；纯积分环节的误差积累和漂移问题严重；基于转子磁链的电流模型，得到的转子磁链克服了转子磁链的电压模型磁链观测器的缺点，适用于低速下的速度观测，但是由于存在一阶滞后环节，在动态过程中难以保证控制精度，此外，转子磁链的电流模型受电机转子侧参数影响。故在电压模型的基础上，将转子磁链的电流模型和电压模型得到的磁链观测值进行差值运算，并对误差进行调节，可以提高电机低速运行时，转子磁链的观测精度，进而提高转速观测精度和转速调节性能。

需要说明的是，该转子磁链的观测值还可用于作为直接转矩控制等控制方法的磁链调节的反馈值。

本实施例的技术方案通过获取转子磁链的电压计算模型和电流计算模型，得到两个转子磁链，根据两个转子磁链的误差，以得到补偿值。以电压模型为基础值，和补偿值进行运算，修正转子磁链的观测值，进而提高转子磁链的观测精度。

本发明实施例提供又一种电机参数辨识方法。图2为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识方法的流程图。在上述实施例的基础上，本实施例的方法包括：

步骤210、获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β。

步骤220、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。

步骤230、获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β。

步骤240、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。

步骤250、将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项。

步骤260、根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

步骤270、基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率

其中，在两相静止坐标系下，转子磁链的相位角及则可知故可以推得同步角频率的计算式

步骤280、基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1。

其中，在两相(d-q)旋转坐标系下的异步电机模型包括：

电压和磁链方程：

电磁转矩方程：

运动方程：

其中，v_1d和v_1q为两相旋转坐标系下的两个转子电压分量，i_1d和i_1q为两相旋转坐标系下的两个转子电流分量，ψ_2d和ψ_2q为两相旋转坐标系下的两个转子磁链分量，n_p为电机极对数，T_L为电机的负载转矩，J为包括机械负载惯量在内的转动惯量，ω₀为同步角频率(或电源角频率)，ω_r为以电气角表示的转子角频率，ω_S为转差角频率。

根据两相(d-q)旋转坐标系下的异步电机模型，可得基于转子磁场定向的电机模型，即令ψ_2d＝常数，ψ_2q＝0，可得：

根据上述方程，可得其中，|ψ_2d|＝ψ_2α ²+ψ_2β ²，将其代入两相静止坐标系下的转矩方程中，可得故可以推导出转差角频率的基本项的计算公式：

步骤290、基于稳态的转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的补偿项。

其中，稳态情况下微分算子P＝0，代入转子磁链的电流模型中，可得可得ψ_2αi_1α+ψ_2βi_1β＝ψ_2α ²+ψ_2β ²，代入中，可得故可推导出补偿项中的参数

步骤300、根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率

其中，可选的，电机为异步电机，根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率包括：根据第三公式确定转差角频率其中，转差角频率的基本项为转差角频率的补偿项为 L_m为互感，转子回路时间常数 为转子电阻的观测值，L₂为转子电感，K_I为第二预设补偿增益。

其中，ω_S1作为转差角频率计算的基本公式。在转子磁链的电流模型中使用了定子电阻R₁这一参数，而R₁在电机运行过程中随着温度变化而产生变动，磁链观测的精度会受到影响，ω_S1的计算精度同样受到影响。为了降低这种计算误差(ψ_2α ²+ψ_2β ²的平方关系导致的较大误差)，引入稳态下的转差角频率ω′_S，在磁链和电流的内积运算中摒除了R₁的影响因子。在稳态下，它有效降低了定子电阻变化引起的计算误差，提高了速度和转矩的计算精度。使用ω′_S和ω_S1相结合的方式进行最终转差角频率的推算，以提高动态条件下的计算的准确度。K_I是静态转差角频率和动态转差角频率之间误差的补偿增益。这样可以实现动态工况下使用ω_S1、稳态工况下使用ω′_S相结合的方式实现最低的计算误差和较高的动静态性能。

步骤310、根据同步角频率和转差角频率确定电机的转速的观测值

其中，电机的转速的观测值需要实时监测，即每隔预设周期计算一次，即执行一次步骤210至步骤310。前一周期计算的电机的转速的观测值可用于下一周期的步骤220中，基于计算两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。第一周期中，步骤320中的w_r可以采用一预设初始值。

本发明实施例提供又一种电机参数辨识方法。图3为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识方法的流程图。在上述实施例的基础上，本实施例的方法包括：

步骤410、获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β。

步骤420、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。

步骤430、获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β。

步骤440、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。

步骤450、将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项。

步骤460、根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

步骤470、基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

其中，可选的，电机为异步电机，基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值包括：

根据第四公式确定转子电阻的观测值其中，λ＝L_m/L₂，L₂为转子电感。

其中，根据转子磁链的电流模型T₂＝L₂/R₂，消除ω_r，可得λ＝L_m/L₂，故可推导出转子电阻的观测值

其中，转子电阻的观测值需要实时监测，即每隔预设周期计算一次，即执行一次步骤410至步骤470。前一周期计算的转子电阻的观测值可用于下一周期的步骤420中，基于和计算两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。第一周期中，步骤420的T₂＝L₂/R₂中的转子电阻可以采用一预设条件的测试值等。

其中，通过获取转子电阻的观测值，并实时更新计算转子磁链时用到的转子电阻，以进一步提高转子磁链的观测精度，避免受温度影响导致转子电阻参数变化，降低转子磁链的观测精度。

本发明实施例提供又一种电机参数辨识方法。图4为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识方法的流程图。在上述实施例的基础上，本实施例的方法包括：

步骤510、获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β。

步骤520、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。

步骤530、获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β。

步骤540、根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。

步骤550、将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项。

步骤560、根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

步骤570、基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率

步骤580、基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1。

步骤590、基于稳态的转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的补偿项。

步骤600、根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率

步骤610、根据同步角频率和转差角频率确定电机的转速的观测值

步骤620、基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

其中，电机的转速的观测值和转子电阻的观测值需要实时监测，即每隔预设周期计算一次，即执行一次步骤510至步骤620。前一周期计算的电机的转速的观测值和转子电阻的观测值可用于下一周期的步骤520中，基于和计算两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。由于在转子磁链的电流模型中使用了转子电阻R₂，而电机温升引起的转子电阻参数变化对速度计算的精度是影响很大的，因此需要对转子电阻进行在线辨识，进一步提高转速的观测值的准确度。

由转子磁链的电压模型和转子磁链的电流模型组合成混合磁链观测模型，并以此混合模型得到两个转差频率ω_s1和ω'_s，最终算出优化后的转差角频率转差角频率与同步角频率的运算结果得到估计转速系统还通过对转子电阻的计算，用来进一步补偿速度估计的误差，达到转速估计的良好静态和动态效果。

本发明实施例提供一种电机参数辨识装置。图5为本发明实施例提供的一种电机参数辨识装置的结构示意图。该电机参数辨识装置可用于执行本发明任意实施例提供的电机参数辨识方法。该电机参数辨识装置包括：电流获取单元710、估计单元720、电压获取单元730、磁链基本项获取单元740、磁链补偿项获取单元750和转子磁链确定单元760。

其中，电流获取单元710，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β。估计单元720，用于根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。电压获取单元730，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β。磁链基本项获取单元740，用于根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。磁链补偿项获取单元750，用于将两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β与两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为两个转子磁链分量的两个补偿项。转子磁链确定单元760，用于根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和

上述电机参数辨识装置可执行本发明任意实施例所提供的电机参数辨识方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

可选的，估计单元720，用于基于转子磁链的电流模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β。磁链基本项获取单元740，用于基于转子磁链的电压模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项。

可选的，电机为异步电机，转子磁链确定单元760，用于根据第一公式和第二公式确定两个转子磁链分量的观测值和

可选的，在上述实施例的基础上，转子磁链确定单元760，用于根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

可选的，在上述实施例的基础上，图6为本发明实施例提供的又一种电机参数辨识装置的结构示意图，该装置还包括：同步角频率确定单元770、转差基本项确定单元780、转差补偿项确定单元790、转差角频率确定单元800和转速确定单元810。

其中，同步角频率确定单元770，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率转差基本项确定单元780，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1。转差补偿项确定单元790，用于基于稳态的转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的补偿项。转差角频率确定单元800，用于根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率转速确定单元810，用于根据同步角频率和转差角频率确定电机的转速的观测值

可选的，在上述实施例的基础上，电机为异步电机，转差角频率确定单元800用于根据第三公式确定转差角频率其中，转差角频率的基本项为转差角频率的补偿项为 L_m为互感，转子回路时间常数 为转子电阻的观测值，L₂为转子电感，K_I为第二预设补偿增益。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图6，该装置还包括：转子电阻确定单元820，用于基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

可选的，电机为异步电机，转子电阻确定单元820用于根据第四公式确定转子电阻的观测值其中，λ＝L_m/L₂，L₂为转子电感。

本发明实施例提供一种电机转速调节装置。图7为本发明实施例提供的一种电机转速调节装置的结构示意图。该电机转速调节装置100包括本发明任意实施例提供电机参数辨识装置20。

其中，电机转速调节装置可用于执行矢量控制或直接转矩控制等电机转速调节控制方法。本发明实施例提供的电机转速调节装置包括上述实施例中的电机参数辨识装置，因此本发明实施例提供的电机转速调节装置也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

可选的，图8为本发明实施例提供的又一种电机转速调节装置的结构示意图。该电机转速调节装置还包括：调节模块10和逆变器30。

其中，电机参数辨识装置20包括：电流获取单元710，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β；估计单元720，用于基于转子磁链的电流模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β；电压获取单元730，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β；磁链基本项获取单元740，用于基于转子磁链的电压模型，根据两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定两个转子磁链分量的两个基本项；磁链补偿项获取单元750，用于根据两个转子磁链分量的估计值ψ'_2α和ψ'_2β，确定两个转子磁链分量的两个补偿项；转子磁链确定单元760，用于根据两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和同步角频率确定单元770，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率转差基本项确定单元780，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1；转差补偿项确定单元790，用于基于稳态的转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的补偿项；转差角频率确定单元800，用于根据转差角频率的基本项和补偿项，确定转差角频率转速确定单元810，用于根据同步角频率和转差角频率确定电机的转速的观测值转子电阻确定单元820，用于基于转子磁链的电流模型，根据两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

调节模块10用于根据转速确定单元810确定的转速，确定输出的参考电压，并输出至逆变器；逆变器30用于根据参考电压，生成驱动电压输出至电机40。

可选的，在上述实施例的基础上，图9为本发明实施例提供的又一种电机转速调节装置的结构示意图，调节模块10包括：速度调节单元4、磁链调节单元3、d轴电流调节单元5、q轴电流调节单元6、解耦单元9、相位角确定单元1、电流旋转变换单元7、磁链计算单元2和电压旋转逆变换单元8。

其中，图8为一种无速度传感器矢量控制系统框图。速度调节单元4可以是积分调节器或比例积分调节器等，用于根据给定转速和转速的观测值经积分算法或比例积分算法等，确定定子转矩电流分量给定值i^* _1q。磁链调节单元3可以是积分调节器或比例积分调节器等，用于根据转子磁链幅值ψ^* _2d与磁链计算单元2计算的的差值，经积分算法或比例积分算法等，确定磁链电流分量给定值i^* _1d。d轴电流调节单元5可以是积分调节器或比例积分调节器等，用于根据定子磁链电流分量给定值i^* _1d与反馈值i_1d的差值，经积分算法或比例积分算法等，确定第一电压磁链分量v'_1d。q轴电流调节单元6可以是积分调节器或比例积分调节器等，根据定子转矩电流分量给定值i^* _1q与反馈值i_1q的差值，经积分算法或比例积分算法等，确定第一电压转矩分量v'_1q。电流旋转变换单元7用于基于旋转变换，将获取三相静止坐标系下的至少两相电流，转换成两相旋转坐标系下的定子电流d轴分量i_1d和q轴分量i_1q，具体旋转变换公式可以是磁链计算单元2用于根据公式ψ_2d＝L_m·i_1d，根据定子电流d轴分量i_1d，得到转子磁链幅值ψ_2d，其中，以转子磁场定向，即将转子磁链矢量与d轴重合。解耦单元9用于基于公式根据电源角频率计算子单元确定的电源角频率给定值磁链计算单元2计算的和电流旋转变换单元7的定子电流d轴分量i_1d和q轴分量i_1q，确定第二电压磁链分量v”_1d和第二电压转矩分量v”_1q。相位角确定单元1可包括电源角频率计算子单元和积分子单元，用于基于公式和根据转子电阻确定单元820转子电阻的观测值和电流旋转变换单元7的定子电流d轴分量i_1d和q轴分量i_1q，确定电源角频率给定值并对电源角频率给定值进行积分运算，得到相位角θ。电压旋转逆变换单元8用于基于公式和旋转逆变换公式根据第一电压磁链分量v'_1d、第一电压转矩分量v'_1q、第二电压磁链分量v”_1d和第二电压转矩分量v”_1q，确定三相静止坐标系下的参考电压v^* _1u、v^* _1v和v^* _1w。

为给定转速指令，为反馈速度。偏差信号经速度调节单元4产生转矩电流分量给定值i^* _1q。给定磁链ψ^* _2d经磁链调节单元3得到磁链电流分量给定值i^* _1d。和给定转差角频率ω_s2在电源角频率计算子单元相加再进行积分，得到坐标变换所需的角度θ。反馈值i_1d、i_1q是通过实际检测的两相电流i_1u、i_1v经旋转坐标变换得到的。给定值i^* _1d、i^* _1q和反馈值i_1d、i_1q通过d轴电流调节单元5、q轴电流调节单元6和电压旋转逆变换单元8，得到电压指令v^* _1d、v^* _1q，v^* _1d、v^* _1q再通过两相-三相坐标变换，产生v^* _1u、v^* _1v和v^* _1w作为逆变电路的三相电压控制信号，用来驱动三相逆变器主电路。三相逆变器的负载为三相电机。整个系统通过磁链和速度观测器得到的速度信号与速度给定值构成转速闭环控制。

需要说明的是，图9中模块900包括磁链基本项获取单元740、磁链补偿项获取单元750和转子磁链确定单元760。图9中模块910包括同步角频率确定单元770、转差基本项确定单元780、转差补偿项确定单元790、转差角频率确定单元800。电机参数辨识装置20还可包括第一低通滤波子单元830，用于对转速确定单元810确定的电机的转速的观测值进行滤波处理。电机参数辨识装置20还可包括第一低通滤波子单元840，用于对转子电阻确定单元820确定的转子电阻的观测值进行滤波处理。

电机转速调节装置可设置于医疗影像设备中，驱动电机使病床运动和机架旋转。无传感器速度观测和转子电阻观测，省却了电机转速调节装置中较为昂贵的传感器，降低了成本。此外，由于采用转子电阻识别方法，保证了温升等外部因素变化时，仍然保证速度的精确观测，降低噪声和震动，提高舒适度。图10为本发明实施例提供的一种仿真波形图。仿真所用电机参数为：R₁＝0.407Ω，L₁＝28.7mH，L₂＝29.1mH，L_m＝27.1mH，J＝0.0179kg·m²，极对数n_p＝6，额定转速1000rpm。从仿真结果看，随电机的运行，电机温度发生变化，转子电阻R₂的实际值随温度而变化，速度估计和转子电阻辨识都达到了很好的效果，与各自的实际值接近，其中，横轴表示时间t，单位为秒。在t1时刻施加额定负载。

图11为本发明实施例提供的一种测试波形图。在一个3.7千瓦电机上进行了急加减速运行，测试结果如图11所示，可知图9中的无速度传感器矢量控制算法可以实现很好的电机运行动态性能。其中，横轴表示时间。在T'₁时段加速，在T'₂时段减速。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电机参数辨识万法，其特征在于，包括：

获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β，并根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ′_2α和ψ′_2β；

获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β，并根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及所述两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定所述两个转子磁链分量的两个基本项；

将所述两个转子磁链分量的估计值ψ′_2α和ψ′_2β与所述两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为所述两个转子磁链分量的两个补偿项；

根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和

2.根据权利要求1所述的电机参数辨识万法，其特征在于，根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ′_2α和ψ′_2β包括：基于转子磁链的电流模型，根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ′_2α和ψ′_2β；

根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及所述两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定所述两个转子磁链分量的两个基本项包括：基于转子磁链的电压模型，根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及所述两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定所述两个转子磁链分量的两个基本项。

3.根据权利要求1所述的电机参数辨识方法，其特征在于，所述电机为异步电机，根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和所述两个转子磁链分量的两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和包括：

根据第一公式和第二公式确定所述两个转子磁链分量的观测值和

其中，R₁为定子电阻，L₂为转子电感，L_m为互感，L₁为定子电感，P为微分算子，K为第一预设补偿增益。

4.根据权利要求1所述的电机参数辨识方法，其特征在于，根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和包括：

根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该方法还包括：

基于两相静止坐标系下的电机模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率

基于两相静止坐标系下的电机模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1；

基于稳态的转子磁链的电流模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定所述转差角频率的补偿项；

根据所述转差角频率的基本项和补偿项，确定所述转差角频率

根据所述同步角频率和所述转差角频率确定电机的转速的观测值

5.根据权利要求4所述的电机参数辨识方法，其特征在于，所述电机为异步电机，

根据所述转差角频率的基本项和补偿项，确定所述转差角频率包括：

根据第三公式确定所述转差角频率

其中，所述转差角频率的基本项为所述转差角频率的补偿项为L_m为互感，转子回路时间常数 为转子电阻的观测值，L₂为转子电感，K_I为第二预设补偿增益。

6.根据权利要求1所述的电机参数辨识方法，其特征在于，根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和包括：

根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该方法还包括：

基于转子磁链的电流模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

7.一种电机参数辨识装置，其特征在于，包括：

电流获取单元，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电流分量i_1α和i_1β；

估计单元，用于基于转子磁链的电流模型，根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定两相静止坐标系下的两个转子磁链分量的估计值ψ′_2α和ψ′_2β；

电压获取单元，用于获取两相静止坐标系下的两个定子电压分量v_1α和v_1β；

磁链基本项获取单元，用于基于转子磁链的电压模型，根据所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，以及所述两个定子电压分量v_1α和v_1β，确定所述两个转子磁链分量的两个基本项；

磁链补偿项获取单元，用于将所述两个转子磁链分量的估计值ψ′_2α和ψ′_2β与所述两个转子磁链分量的观测值和之间的差值和作为所述两个转子磁链分量的两个补偿项；

转子磁链确定单元，用于根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和

8.根据权利要求7所述的电机参数辨识装置，其特征在于，

所述转子磁链确定单元，用于根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该装置还包括：

同步角频率确定单元，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定同步角频率

转差基本项确定单元，用于基于两相静止坐标系下的电机模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定转差角频率的基本项ω_s1；

转差补偿项确定单元，用于基于稳态的转子磁链的电流模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及所述两个定子电流分量i_1α和i_1β，确定所述转差角频率的补偿项；

转差角频率确定单元，用于根据所述转差角频率的基本项和补偿项，确定所述转差角频率

转速确定单元，用于根据所述同步角频率和所述转差角频率确定电机的转速的观测值

9.根据权利要求7所述的电机参数辨识装置，其特征在于，

所述转子磁链确定单元，用于根据所述两个转子磁链分量的两个基本项和两个补偿项，确定所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和

该装置还包括：

转子电阻确定单元，用于基于转子磁链的电流模型，根据所述两个转子磁链分量的观测值和以及观测值的导数和确定转子电阻的观测值

10.一种电机转速调节装置，其特征在于，包括权利要求7-9任一所述的电机参数辨识装置。